JP2019514324A - Wireless rechargeable energy store - Google Patents
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Abstract
コンバータ（１２）、蓄積コア（１１）、充電電子機器（１３）、及び、アンテナ構造体が長手方向軸（Ｌ）に沿って内部に配置されるケーシング壁（１００）を有するハウジング１０を有する無線充電式エネルギーストア（１）であって、作用磁場方向に対して使用されるアンテナ構造体の相対的な位置合わせとは無関係に再充電効率の向上を達成し、それにもかかわらず、そのハウジング形態により、小型電気機器におけるバッテリ及びバッテリパックに取って代わって様々に使用できる無線充電式エネルギーストア（１）が望まれる。これは、アンテナ構造体が、−導電ワイヤから形成されて−フレキシブルプリント回路基板上に部分的に重なり合う態様で配置されるフラットコイル（１４，１４’）として形成される少なくとも２つの誘導ループ（１４，１４’）を有し、プリント回路基板が少なくとも２つの誘導ループ（１４，１４’）と共に蓄積コア（１１）を少なくとも部分的に取り囲み、それにより、ループ長手方向範囲（Ｓ）が長手方向軸（Ｌ）と少なくとも略平行に延びるとともに、ループ横方向範囲（Ｑ）が長手方向軸（Ｌ）に対して少なくとも略垂直に延び、誘導ループ（１４，１４’）の第１の極がコンバータ（１２）の第１の極に接続され、誘導ループ（１４，１４’）の第２の極がコンバータ（１２）の第２の極に接続されるという事実によって達成される。Wireless with a converter (12), a storage core (11), charging electronics (13) and a housing 10 with a casing wall (100) inside which the antenna structure is arranged along the longitudinal axis (L) A rechargeable energy store (1) which achieves an improvement in the recharging efficiency independently of the relative alignment of the antenna structures used with respect to the working magnetic field direction, nevertheless its housing configuration Thus, a wireless rechargeable energy store (1) that can be used in various ways to replace batteries and battery packs in small electrical devices is desired. It consists of at least two inductive loops (14) in which the antenna structure is formed as a flat coil (14, 14 ') which is formed from-conductive wires-arranged in a partially overlapping manner on a flexible printed circuit board 14 '), the printed circuit board at least partially surrounding the storage core (11) with at least two inductive loops (14, 14'), whereby the loop longitudinal extent (S) is the longitudinal axis (L) extends at least approximately parallel, the loop lateral extent (Q) extends at least approximately perpendicularly to the longitudinal axis (L), and the first pole of the induction loop (14, 14 ') By the fact that it is connected to the first pole of 12) and the second pole of the inductive loop (14, 14 ') is connected to the second pole of the converter (12) It is.
Description
本発明は、コンバータ、蓄積コア、一組の充電電子機器、及び、アンテナ構造体が長手方向軸に沿って配置されるケーシング壁を有するハウジングを有するエネルギーストア、及び、コンバータ、蓄積コア、一組の充電電子機器、及び、アンテナ構造体を有する、ハウジング及び長手方向軸を有する無線充電式エネルギーストアのための製造方法について記載する。 The invention relates to an energy store comprising a converter, a storage core, a set of charging electronics, and a housing wall having a casing wall in which the antenna structure is arranged along a longitudinal axis, and a converter, a storage core, a set And a manufacturing method for a wireless rechargeable energy store having a housing and a longitudinal axis, having a charging electronics and an antenna structure.
広範囲の電気バッテリ及びアキュムレータが商業的に入手可能であり、これらは様々なバッテリ給電式の電気消費体で使用され得る。 A wide range of electrical batteries and accumulators are commercially available, which can be used in various battery powered electrical consumers.
バッテリ及びアキュムレータという用語は、この出願では、充電式の１次電池、スーパーキャパシタ、及び、充電式の２次電池を指すべく同意語として使用される。複数のセルが互いに接続される場合には、これがバッテリパックと呼ばれ、バッテリという用語と同義であることも意味する。バッテリでは、電気エネルギーを対応する蓄積コアに電気化学的に蓄えることができる。その際、バッテリは、通常、バッテリパックと同等の複数の二次電池から構成される。 The terms battery and accumulator are used interchangeably in this application to refer to rechargeable primary batteries, supercapacitors, and rechargeable secondary batteries. When a plurality of cells are connected to one another, this is also referred to as a battery pack, which also means that it is synonymous with the term battery. In batteries, electrical energy can be stored electrochemically in the corresponding storage core. At this time, the battery is usually composed of a plurality of secondary batteries equivalent to the battery pack.
近年、キャパシタを伴う蓄積コアがバッテリ又はアキュムレータにおいて付加的に使用されてきており、この場合、電気エネルギーはキャパシタの電場に蓄えられる。電気エネルギーを必要に応じて電気エネルギーストアから引き出すことができる。ここでも、複数のキャパシタ又はスーパーキャパシタを有するバッテリパックをもたらすことができる。 In recent years, storage cores with capacitors have additionally been used in batteries or accumulators, in which case the electrical energy is stored in the electric field of the capacitors. Electrical energy can be withdrawn from the electrical energy store as needed. Again, a battery pack can be provided having a plurality of capacitors or supercapacitors.
電気エネルギーストアのハウジングは、共通の標準化されたサイズ（ＡＮＳＩ規格）に適合され、その結果、小型電気機器の異なる形態に適したハウジングの所定の形態を伴う管理可能な数の利用可能なハウジングがもたらされる。様々な蓄積コアに基づくバッテリなどのエネルギーストアは、補聴器、携帯電話、ポータブルコンピュータ、カメラ、リモコンから、目覚まし時計や子供のおもちゃにまでわたる異なるサイズの通常は携帯できる小型電気器具において使用可能である。これらの装置のエネルギーストアホルダは、ボタン電池から９Ｖブロックまでのバッテリの利用可能な形態に適合され、また、装置の電子機器は、エネルギーストアの公称電圧及び容量などの性能特性に適合される。 The housing of the electrical energy store is adapted to a common standardized size (ANSI standard), so that a manageable number of available housings with a given form of housing suitable for different forms of small electrical devices Will be brought. Energy stores, such as batteries based on various storage cores, can be used in hearing aids, cell phones, portable computers, cameras, remote controls, small portable appliances that can usually be carried in different sizes ranging from alarm clocks and children's toys . The energy store holder of these devices is adapted to the available forms of batteries from button cells to 9 V blocks, and the electronics of the device are adapted to performance characteristics such as the nominal voltage and capacity of the energy store.
充電式バッテリの使用の増加に起因して、非充電式の一次電池、ひいては使い捨てバッテリの製造及び流通が減少される可能性がある。充電式バッテリは、現在、これらを適切な充電装置によって容易に再充電できるため、小型電気機器での使用が好ましい。多くの場合、今日一般的に使用されている小型電気機器には、充電中に挿入された充電式バッテリが装置内にとどまることができる一方でエネルギーストアの制御された再充電を行うことができるように充電電子機器が設けられる。これは、例えば、コードレス電話や携帯電話に関して特に当てはまる。外部供給源から、供給電圧及び充電電流の形態を成す電気エネルギーが供給され、それにより、充電式バッテリが再充電される。エネルギーストアは、機械的にロバスト性が高くなるように、また、モバイル用途の場合には可能な限り軽量であって、任意の位置で使用できるように設計されなければならず、その場合、放電が防止されなければならない。 Due to the increased use of rechargeable batteries, the production and distribution of non-rechargeable primary batteries and thus disposable batteries may be reduced. Rechargeable batteries are currently preferred for use in small electrical devices as they can be easily recharged by a suitable charging device. In many cases, the small electrical devices commonly used today can provide controlled recharging of the energy store while the rechargeable battery inserted during charging can remain in the device As such, charging electronics are provided. This is especially true for cordless phones and mobile phones, for example. From an external source, electrical energy in the form of supply voltage and charging current is provided, whereby the rechargeable battery is recharged. The energy store should be designed to be mechanically robust, and also be as lightweight as possible for mobile applications, to be usable at any location, in which case the discharge But must be prevented.
充電プロセスを更に簡略化するために、バッテリは、現在、可能な場合には無線で充電される。この無線又は非接触のエネルギー伝達又は電力伝送は、今日、遠隔場（エネルギーストアから充電装置までの距離が≦４００ｃｍ）又は近接場（エネルギーストアから充電装置までの距離が≦２０ｃｍ）における様々な伝送モードを使用して異なる供給源から達成され得る。電磁場は、供給源からのエネルギーを電気エネルギーストアに伝達する。 In order to further simplify the charging process, the battery is currently charged wirelessly if possible. This wireless or non-contact energy transfer or power transfer today involves various transmissions in remote fields (distance from energy store to charging device .ltoreq.400 cm) or near fields (distance from energy store to charging device .ltoreq.20 cm) The mode can be achieved from different sources. An electromagnetic field transfers energy from a source to an electrical energy store.
携帯電話、スマートフォン、パーソナルデジタルアシスタント、ナビゲーションデバイス、又は、タブレットコンピュータを簡単に置くことができるとともに充電プロセスが直ぐに始まる充電装置が市販されている。この充電装置は、送信コイルに接続される充電電子機器を必要とする。例えば携帯電話の誘導受信手段では、送信コイルの交流電流が交流電圧を誘導する。誘導受信手段の交流電圧は、整流されるとともに、携帯電話を充電するために充電電子機器を介して携帯電話のバッテリパックに供給される。 There are commercially available charging devices where mobile phones, smart phones, personal digital assistants, navigation devices or tablet computers can easily be placed and the charging process starts immediately. The charging device requires charging electronics connected to the transmitting coil. For example, in the induction receiving means of the mobile phone, the alternating current of the transmitting coil induces an alternating voltage. The alternating voltage of the inductive receiving means is rectified and supplied to the battery pack of the mobile phone via the charging electronics to charge the mobile phone.
送信コイルと誘導受信手段との誘導結合に加えて、共振誘導結合も行うことができる。これらの方法は、しばらくの間実施されてきており、また、それぞれのユーザ装置の製造業者に関係なく、様々な製造業者からの異なるスマートフォンを誘導又は誘導結合によって異なる充電器で充電できるようにする標準規格が確立されるようになってきた。 In addition to inductive coupling between the transmitter coil and the inductive receiving means, resonant inductive coupling can also be performed. These methods have been practiced for some time, and allow different smartphones from different manufacturers to be charged with different chargers by inductive or inductive coupling, regardless of the manufacturer of the respective user device Standards are becoming established.
米国特許出願公開第２０１４／０００２０１２号明細書の文献は、無線充電式エネルギーストア１について記載する。図１に示されるように、このエネルギーストア１は円筒形状のハウジング１０を有し、このハウジング１０内にはバッテリの形態を成す蓄積コア１１が配置される。ハウジング１０は、標準的なバッテリハウジング、例えばいわゆるＡＡＡバッテリ又はＡＡバッテリでモデル化され、この場合、プラス端子Ｐ及びマイナス端子Ｎのそれぞれが外部からアクセス可能であり、両方の極がハウジング１０内のバッテリ１１に接続される。使用される誘導受信手段は、複数の巻線の状態でバッテリ１１又はハウジング１０の長手方向軸Ｌの周囲に螺旋状に巻回される導電体の形態を成す誘導コイル１４０である。誘導コイル１４０の巻線は、長手方向軸Ｌと同軸に配置されるとともに、マイナス端子Ｎからプラス端子Ｐの方向に経路付けられ、それにより、いずれの場合にもバッテリ１１を完全に取り囲む。最大巻線幅及び巻数は、ハウジング１０の高さｈによって決定される。誘導コイル１４は、単一の層として形成されるとともに、長手方向軸Ｌの経路にわたって巻線内に中空空間を有する。 The document of US Patent Application Publication No. 2014/0002012 describes a wireless rechargeable energy store 1. As shown in FIG. 1, this energy store 1 comprises a cylindrically shaped housing 10 in which a storage core 11 in the form of a battery is arranged. The housing 10 is modeled by a standard battery housing, for example a so-called AAA battery or AA battery, where each of the positive terminal P and the negative terminal N is externally accessible and both poles are in the housing 10 It is connected to the battery 11. The inductive receiving means used is an inductive coil 140 in the form of a conductor which is helically wound around the longitudinal axis L of the battery 11 or the housing 10 in the form of a plurality of windings. The windings of the induction coil 140 are arranged coaxially with the longitudinal axis L and are routed in the direction from the negative terminal N to the positive terminal P, thereby completely surrounding the battery 11 in each case. The maximum winding width and number of turns are determined by the height h of the housing 10. The induction coil 14 is formed as a single layer and has a hollow space in the winding along the path of the longitudinal axis L.
エネルギー伝達の達成可能な効率は、所望の値を未だ満たしていない。誘導コイル１４０の巻線の長手方向軸周りの同軸上での右回りと左回りとの間の変化は、何ら改善を示すことができなかった。所定のハウジング厚さに起因して多層巻線を達成することが困難であるため、この場合、複数の密集したコイル巻線を用いる単純な改良は不可能である。 The achievable efficiency of energy transfer has not yet met the desired value. The change between clockwise and counterclockwise coaxially around the longitudinal axis of the winding of induction coil 140 could not show any improvement. In this case, a simple improvement using multiple closely spaced coil windings is not possible, as it is difficult to achieve a multilayer winding due to a given housing thickness.
米国特許第２０１４１７６０６７号明細書には、請求項１の前段部に係る充電式エネルギーストアが開示される。しかしながら、達成可能な誘導は十分に効率的ではなく、そのため、再充電容量は未だ望み通りに機能しない。また、そのような充電式エネルギーストアの製造は困難である及び／又はコストがかかるように思われる。 U.S. Pat. No. 2,041,76067 discloses a rechargeable energy store according to the preamble of claim 1. However, the achievable induction is not efficient enough so that the recharge capacity still does not function as desired. Also, the production of such rechargeable energy stores appears to be difficult and / or costly.
また、近接場及び遠隔場放射から、例えばＲＦＩＤ送信機からＷｉ−Ｆｉ送信機までの範囲の無線サービスからの放射電力を使用するようになっている場合、米国特許第２０１４１７６０６７号明細書に係る誘導コイルを伴うアンテナ構造体は、合理的な期間でバッテリを充電するには不十分である。 In addition, when using radiation power from near field and remote field radiation, for example, from wireless services ranging from RFID transmitters to Wi-Fi transmitters, guidance according to US Patent No. 2014176067 Antenna structures with coils are insufficient to charge the battery in a reasonable period of time.
本発明の目的は、外部電磁場の有効磁場方向に対するアンテナ構造体の相対的な向きに関係なく位置に依存しない充電の向上を達成でき、それにより、再充電プロセスの効率を高め、ハウジングの形態が、小型電気機器のためのバッテリ及びバッテリパックの形状を真似るようになっている、無線充電式エネルギーストアをもたらすことである。 The object of the present invention is to achieve position-independent charging improvement regardless of the relative orientation of the antenna structure with respect to the effective magnetic field direction of the external electromagnetic field, thereby enhancing the efficiency of the recharging process and the form of the housing To provide a wireless rechargeable energy store that is adapted to mimic the shape of batteries and battery packs for small electrical devices.
これにより、充電式エネルギーストアを特定の方向に向けることなく再充電できる。アンテナ構造体は、送信コイル又は充電電子機器に対するエネルギーストアの相対的な位置にかかわらず最大エネルギー伝達効率を有するようになっている。 This allows the rechargeable energy store to be recharged without pointing in a particular direction. The antenna structure is adapted to have maximum energy transfer efficiency regardless of the relative position of the energy store relative to the transmitter coil or the charging electronics.
加えて、その製造を簡略化することによってそのような無線充電式エネルギーストアを容易且つ迅速に製造できるようにする解決策が求められてきた。 In addition, there has been a need for a solution that allows such wireless rechargeable energy stores to be manufactured easily and quickly by simplifying their manufacture.
この目的は、請求項１の特徴を有する装置によって達成される。ハウジングの特定の形態は、あらゆるタイプの小型電気機器との最適な互換性を確保し、また、アンテナ構造体の特別な形状は、最適化されたエネルギー吸収を可能にし、したがって、バッテリパック又はハウジングのサイズを変える必要なくバッテリパックの無線充電の向上を達成できるようにする。 This object is achieved by a device having the features of claim 1. The particular form of the housing ensures optimum compatibility with all types of small electrical devices, and the special shape of the antenna structure allows for optimized energy absorption and thus a battery pack or housing To achieve improved wireless charging of the battery pack without having to change size.
例えば、外側ケーシング壁を形成するように部分的に重なり合う誘導ループを有する異なる形状のアンテナ構造体によって、装置を外部電磁放射線の周波数及びエネルギーに適合させることができる。 The device can be adapted to the frequency and energy of the external electromagnetic radiation, for example, by antenna structures of different shape having inductive loops partially overlapping to form the outer casing wall.
本発明の主題の好ましい典型的な実施形態は、添付図面と併せて以下で説明される。 Preferred exemplary embodiments of the subject matter of the present invention are described below in conjunction with the accompanying drawings.
図２は、一例としてここでは円筒状に形成される、概略的に示される無線充電式エネルギーストア１を示す。円筒状に成形されるケーシング壁１００により形成されるハウジング１０内には、コンバータ１２と、誘導ループ１４の形態を成すアンテナ構造体と、充電電子機器１３とが、プラス端子Ｐとマイナス端子Ｎとの間で長手方向軸に沿って配置される。より良い説明を可能にするために、蓄積コア１１がここではハウジング１０から取り外されて示されている。 FIG. 2 shows a wirelessly rechargeable energy store 1 shown schematically, which here is formed cylindrically as an example. In the housing 10 formed by the cylindrically shaped casing wall 100, the converter 12, the antenna structure in the form of the induction loop 14, the charging electronics 13 and the plus terminal P and the minus terminal N Between and along the longitudinal axis. The storage core 11 is here shown removed from the housing 10 in order to enable a better description.
蓄積コア１１は、バッテリ、電気化学的手段によって電気エネルギーを内部に蓄えることができるバッテリパック、又は、電気エネルギーが電界の形態で内部に蓄えられる少なくとも１つのキャパシタ又はスーパーキャパシタを有することができる。プラス端子Ｐは、蓄積コア１１のプラス端子、充電電子機器１３のプラス端子、及び、コンバータ１２のプラス端子に接続される。それに対応して、エネルギーストア１のマイナス端子Ｎは、蓄積コア１１のマイナス端子、充電電子機器１３のマイナス端子、及び、コンバータ１２のマイナス端子に接続される。 The storage core 11 can comprise a battery, a battery pack in which electrical energy can be stored therein by electrochemical means, or at least one capacitor or supercapacitor in which electrical energy can be stored therein in the form of an electric field. The plus terminal P is connected to the plus terminal of the storage core 11, the plus terminal of the charging electronic device 13, and the plus terminal of the converter 12. Correspondingly, the negative terminal N of the energy store 1 is connected to the negative terminal of the storage core 11, the negative terminal of the charging electronic device 13, and the negative terminal of the converter 12.
蓄積コア１１は、誘導結合による近接場（＜波長／２π）又は放射による遠隔場範囲（＞波長／２π）のいずれかにおいて周波数ｆ＝ｃ／λの外部交番電磁場によりアンテナ構造体内で受信交流電圧が生成されることによって再充電可能であり、この例では、アンテナ構造体が誘導ループ１４である。受信交流電圧は、コンバータ１２によって直流電圧に変換されて、充電電子機器１３に供給される。充電電子機器１３によって、ＤＣ電圧が制御された態様で蓄積コア１１に印加され、それにより、前記コアが充電される。コンバータ１２及び充電電子機器１３の実施形態は、当業者には知られている。 The storage core 11 receives an AC voltage received in the antenna structure by an external alternating electromagnetic field of frequency f = c / λ either in the near field (<wavelength / 2π) by inductive coupling or in the remote field range (> wavelength / 2π) by radiation Are rechargeable and, in this example, the antenna structure is an inductive loop 14. The received AC voltage is converted into a DC voltage by the converter 12 and supplied to the charging electronic device 13. By means of the charging electronics 13, a DC voltage is applied to the storage core 11 in a controlled manner, whereby it is charged. Embodiments of the converter 12 and the charging electronics 13 are known to those skilled in the art.
誘導及び放射を処理するために、誘導ループ１４の形態を成すアンテナ構造体は、ループ内に配置される導電体として、それが充電電子機器１３とコンバータ１２との間においてハウジング１０内で延びるように配置される。誘導ループ１４は、コンバータ１２のプラス端子とコンバータ１２のマイナス端子との間で延びる。誘導ループ１４は、ここではケーシング壁１００としてのフレキシブルプリント回路基板上に配置されるフラットコイル１４として形成される。フラットコイル１４は、プリント回路基板１００上に単一部品として貼り付けられてそこに固定され得る、或いは、プリント回路基板上に印刷され得る。フレキシブルプリント回路基板１００は、ケーシング壁１００を形成する。そのため、ハウジング１０を形成するために誘導ループ１４の周囲に付加的なカバー及び付加的な壁を配置する必要がない。 In order to process induction and radiation, the antenna structure in the form of an induction loop 14 is such that it extends in the housing 10 between the charging electronics 13 and the converter 12 as a conductor arranged in the loop Will be placed. Inductive loop 14 extends between the positive terminal of converter 12 and the negative terminal of converter 12. The inductive loop 14 is formed as a flat coil 14 disposed on a flexible printed circuit board, here as a casing wall 100. The flat coil 14 may be affixed as a single piece on the printed circuit board 100 and secured thereto, or may be printed on the printed circuit board. The flexible printed circuit board 100 forms a casing wall 100. As such, there is no need to place additional covers and additional walls around the induction loop 14 to form the housing 10.
設置状態では、蓄積コア１１が、少なくとも１つのそのような誘導ループ１４及び／又はフレキシブルプリント回路基板１００によって少なくとも１回取り囲まれる。この場合の誘導ループ１４は、ループ長手方向範囲Ｓが長手方向軸Ｌと少なくとも略平行に延びる一方で、ループ横方向範囲Ｑが長手方向軸Ｌに対して少なくとも略垂直に延びるように、形成される。 In the installed state, the storage core 11 is surrounded at least once by at least one such inductive loop 14 and / or the flexible printed circuit board 100. The induction loop 14 in this case is formed such that the loop longitudinal extent S extends at least approximately parallel to the longitudinal axis L, while the loop lateral extent Q extends at least approximately perpendicularly to the longitudinal axis L. Ru.
ループ形成は、図３ａからよりよく理解され得る。ここでは、長手方向範囲Ａ及び周方向範囲Ｕを有するケーシング壁１００が示され、このケーシング壁１００には、誘導ループ１４が締結又は結合される。ループ長手方向範囲Ｓは、ケーシング壁１００の長手方向範囲Ａと平行に延び、したがって、完成状態では長手方向軸Ｌと略平行である。ループ横方向範囲Ｑは、ケーシング壁１００の周方向範囲Ｕと平行に延び、したがって、完成状態では長手方向軸Ｌに対して垂直な平面内で延びる。 Loop formation can be better understood from FIG. 3a. Here, a casing wall 100 is shown having a longitudinal extent A and a circumferential extent U, to which an induction loop 14 is fastened or coupled. The loop longitudinal extent S extends parallel to the longitudinal extent A of the casing wall 100 and is thus substantially parallel to the longitudinal axis L in the finished state. The loop lateral extent Q extends parallel to the circumferential extent U of the casing wall 100 and thus extends in a plane perpendicular to the longitudinal axis L in the finished state.
実線の矢印で示されるように、ケーシング壁１００及び誘導ループ１４は、ケーシング壁１００がエネルギーストア１の閉じられたハウジング１０を形成するまで、コンバータ１２、蓄積コア１１、及び、充電電子機器１３の周囲に巻き付けられる。 As indicated by the solid arrows, the casing wall 100 and the induction loop 14 are arranged in the converter 12, the storage core 11 and the charging electronics 13 until the casing wall 100 forms the closed housing 10 of the energy store 1. It is wound around.
無線充電式エネルギーストア１の製造プロセスは、以下のように進行する。 The manufacturing process of the wireless rechargeable energy store 1 proceeds as follows.
まず最初に、構成要素であるコンバータ１２、蓄積コア１１、及び、充電電子機器１３が、図２の図にしたがって互いに電気的に接続される。その後、アンテナ構造体の一方の端子は、コンバータ１２の対応する端子に接続される。次に、アンテナ構造体は、長手方向軸Ｌと同軸に構成要素の周囲に巻き付けられ、また、アンテナ構造体の依然としてフリーな（空いている）第２の端子が、コンバータ１２の対応する端子に接続される。ケーシング壁１００を形成するプリント回路基板１００上にアンテナ構造体が配置されるため、ケーシング壁１００は、長手方向軸Ｌの周囲に同軸に巻き付けられることによりハウジング１０を閉じるだけで済む。アンテナ構造体が予め周壁１００に固定されてしまっているため、アンテナ構造体及び周壁１００の包囲は、一回の処理ステップで行われる。 First, the components converter 12, storage core 11, and charging electronics 13 are electrically connected to one another according to the illustration of FIG. Thereafter, one terminal of the antenna structure is connected to the corresponding terminal of the converter 12. The antenna structure is then wound around the component coaxially with the longitudinal axis L, and the still free second terminal of the antenna structure is also attached to the corresponding terminal of the converter 12 Connected Because the antenna structure is disposed on the printed circuit board 100 forming the casing wall 100, the casing wall 100 only needs to close the housing 10 by being wound coaxially around the longitudinal axis L. Since the antenna structure is previously fixed to the peripheral wall 100, the surrounding of the antenna structure and the peripheral wall 100 is performed in one processing step.
組み立て完了直前には、依然として開放しているハウジング１０が図３ｂに示すように見える。この場合、ケーシング壁１００は、誘導ループ１４の形態を成すアンテナ構造体と共に、依然として完全に巻き付けられる必要があり、開ループ端子は接触する必要があり、その後にハウジング１０が密封される必要がある。 Just prior to completion of assembly, the still open housing 10 appears as shown in FIG. 3b. In this case, the casing wall 100 still needs to be completely wound with the antenna structure in the form of an inductive loop 14, the open loop terminals need to be in contact and the housing 10 needs to be sealed thereafter .
ケーシング壁１００の内側に対する又はプリント回路基板１００に対するアンテナ構造体の固定は、接着剤又は接着フィルムを用いて行うことができる。ケーシング壁１００の両端部の取り付けによるケーシング壁１００の締結、したがって、密封されたハウジング１０の形成は、通常、溶接又は接着によって行われる。導電接点を得るために、当業者に知られている選択肢が存在する。 Fixing of the antenna structure to the inside of the casing wall 100 or to the printed circuit board 100 can be done using an adhesive or an adhesive film. The fastening of the casing wall 100 by the attachment of the ends of the casing wall 100 and thus the formation of the sealed housing 10 is usually done by welding or gluing. There are options known to the person skilled in the art for obtaining conductive contacts.
図４には、エネルギーストア１が変更された誘導ループ１４’を伴って示される。ここでのループ長手方向範囲Ｓの向きは、ケーシング壁１００の長手方向範囲Ａに向かって、したがって、長手方向軸Ｌに対して傾けられる。誘導ループ１４’を形成するように敷設されるそのような導電体であっても、交番電磁場に起因する誘導電圧が生成され、この誘導電圧を用いて蓄積コア１１を再充電することができる。ループ構造の形態に応じて、誘導ループ１４’を選択された外部交番電磁場に同調させることができ、それにより、最大の効率を得ることができる。ここでもまた、誘導ループ１４’は、長手方向軸Ｌの周囲に巻き付けられるケーシング壁１００に当接してハウジング１０内に配置され得る。接触は前述の態様で行われる。 In Fig. 4 the energy store 1 is shown with a modified induction loop 14 '. The orientation of the loop longitudinal extent S here is inclined towards the longitudinal extent A of the casing wall 100 and thus relative to the longitudinal axis L. Even with such conductors laid to form an inductive loop 14 ', an induced voltage due to an alternating electromagnetic field is generated, which can be used to recharge the storage core 11. Depending on the form of the loop structure, the inductive loop 14 'can be tuned to the selected external alternating electromagnetic field, whereby maximum efficiency can be obtained. Here too, the induction loop 14 ′ can be arranged in the housing 10 in contact with the casing wall 100 wound around the longitudinal axis L. The contacting is performed in the manner described above.
ハウジング１０内に十分な空間があれば、アンテナ構造体が互いに隣接して又は部分的に重ね合わせて載置されるようになる複数の誘導ループ１４，１４’を有するようにアンテナ構造体を変更することができ、その後、前述したようにアンテナ構造体を長手方向軸Ｌの周囲に巻き付けることができる。これにより、外部交番電磁場の磁場から吸収され得るエネルギーを増大させることができる。 If there is sufficient space in the housing 10, the antenna structure is modified to have a plurality of inductive loops 14, 14 'that allow the antenna structures to be placed adjacent to or partially superimposed on each other The antenna structure can then be wound around the longitudinal axis L as described above. This can increase the energy that can be absorbed from the magnetic field of the external alternating electromagnetic field.
エネルギーストア１の再充電を最適化するために、２つの誘導ループ１４，１４’又は３つ以上の誘導ループ１４，１４’，１４’’が、ケーシング壁１００を形成するフレキシブルプリント回路基板１００上にアンテナ構造体として配置される。この例が図５ａに示される。 In order to optimize the recharging of the energy store 1, on the flexible printed circuit board 100 on which the two inductive loops 14, 14 ′ or three or more inductive loops 14, 14 ′, 14 ′ ′ form the casing wall 100. Are arranged as an antenna structure. An example of this is shown in FIG. 5a.
誘導ループ１４，１４’，１４’’は、それぞれ、ケーシング壁１００としてのフレキシブルプリント回路基板１００上に部分的に重なり合って配置されるフラットコイルとして実装される。誘導ループ１４，１４’，１４’’のループ長手方向範囲Ｓは、互いに略平行に延びるとともに、長手方向軸Ｌと平行に延びる。フラットコイル１４，１４’，１４’’として実装される誘導ループの数と重なり合いの度合いとに応じて、プリント回路基板１００に対して垂直に当該プリント回路基板から離れるように突出する対応する数のコイル平面がフレキシブルプリント回路基板１００上に形成される。図５ｂに示されるように、部分的な重なり合いに起因して、フラットコイル１４，１４’，１４’’の一部は、プリント回路基板１００の平面から離れる距離が異なっている。 The inductive loops 14, 14 ′, 14 ′ ′ are each implemented as a flat coil which is arranged in a partially overlapping manner on the flexible printed circuit board 100 as the casing wall 100. The loop longitudinal extents S of the induction loops 14, 14 ', 14' 'extend substantially parallel to one another and parallel to the longitudinal axis L. Depending on the number of inductive loops implemented as flat coils 14, 14 ', 14' 'and the degree of overlap, a corresponding number of perpendicular to the printed circuit board 100 protrudes away from said printed circuit board A coil plane is formed on the flexible printed circuit board 100. As shown in FIG. 5 b, due to the partial overlap, portions of the flat coils 14, 14 ′, 14 ′ ′ differ in distance away from the plane of the printed circuit board 100.
巻き上げ状態では、図５ａに矢印により示されるように、プリント回路基板は、少なくとも２つの誘導ループ１４，１４’を伴うアンテナ構造体と共に、蓄積コア１１を少なくとも部分的に囲む。プリント回路基板の巻き上げ状態での誘導ループ１４，１４’，１４’’は、ハウジング１０の内部の方向に、したがって、蓄積コア１１、コンバータ１２、及び、充電電子機器１３の方向に面する。この場合、フラットコイル１４，１４’，１４’’のループ長手方向範囲Ｓは、長手方向軸Ｌと少なくとも略平行に延び、一方、ループ横方向範囲Ｑは、長手方向軸Ｌに対して少なくとも略垂直に延びる。誘導ループ１４，１４’，１４’’の第１の端子は、コンバータ１２の第１の極に直接的に又は間接的に接続され、また、誘導ループ１４，１４’，１４’’の第２の端子は、コンバータ１２の第２の端子に接続される。随意的に、それぞれのフラットコイルごとに別個のコンバータ１２を設けることができる。 In the rolled up state, as indicated by the arrows in FIG. 5a, the printed circuit board at least partially surrounds the storage core 11, with the antenna structure with at least two inductive loops 14, 14 '. In the winding-up state of the printed circuit board, the induction loops 14, 14 ′, 14 ′ ′ face in the direction of the interior of the housing 10 and thus in the direction of the storage core 11, the converter 12 and the charging electronics 13. In this case, the loop longitudinal extent S of the flat coils 14, 14 ', 14' 'extends at least approximately parallel to the longitudinal axis L, while the loop lateral extent Q at least substantially with respect to the longitudinal axis L It extends vertically. The first terminals of the inductive loops 14, 14 ', 14' 'are connected directly or indirectly to the first pole of the converter 12 and the second of the inductive loops 14, 14', 14 ''. Terminal is connected to the second terminal of converter 12. Optionally, a separate converter 12 can be provided for each flat coil.
巻き上げ状態において、フレキシブルプリント回路基板１００の背面は、ケーシング壁１００の外面、したがってハウジング１０の外面を形成する。この湾曲したプリント回路基板１００に起因して、蓄積コア１１、コンバータ１２、充電電子機器１３、及び、フラットコイル１４，１４’，１４’’が外部から保護される。少なくとも２つの誘導ループ１４，１４’，１４’’は、蓄積コア１１と周方向で部分的に重なり合い、この場合、ループ長手方向範囲Ｓは、長手方向軸Ｌと少なくとも略平行に延び、また、ループ横方向範囲Ｑは、長手方向軸Ｌに対して少なくとも略垂直に延びる。 In the rolled up state, the back surface of the flexible printed circuit board 100 forms the outer surface of the casing wall 100 and hence the outer surface of the housing 10. Due to the curved printed circuit board 100, the storage core 11, the converter 12, the charging electronics 13, and the flat coils 14, 14 ', 14' 'are protected from the outside. The at least two inductive loops 14, 14 ', 14' 'partially overlap the storage core 11 in the circumferential direction, in which case the loop longitudinal extent S extends at least approximately parallel to the longitudinal axis L and The loop lateral extent Q extends at least approximately perpendicularly to the longitudinal axis L.
２つ以上の誘導ループ１４，１４’，１４’’が使用される場合に、隣り合う誘導ループ１４，１４’，１４’’をそれらの表面積の２０％以上ケーシング壁１００に沿って重なり合わせると、充電結果の改善が既にもたらされることが実験により分かってきた。 If two or more inductive loops 14, 14 ', 14' 'are used, overlapping adjacent inductive loops 14, 14', 14 '' along the casing wall 100 by more than 20% of their surface area Experiments have shown that improvements in charging results are already provided.
図５ｂに示す図５ａの線Ａ−Ａに沿うプリント回路基板の断面図において明らかなように、誘導ループ１４’は、高い位置にある他の誘導ループ１４，１４’と少なくとも部分的に重なり合う。 As is apparent in the cross-sectional view of the printed circuit board taken along line A-A of FIG. 5a shown in FIG. 5a, the inductive loop 14 'at least partially overlaps the other inductive loop 14, 14' in the higher position.
実際には、アンテナ構造体は図６ａに示されるように形成され、この場合、フレキシブルプリント回路基板１００上に誘導ループ１４を製造する方法は、当業者には知られている。略矩形に形成されるフラットコイル１４，１４’，１４’’は、コンバータ１２に高電圧を供給する対応する過電圧を得るために、静電容量によって励振周波数で共振するように形成され、この場合、フラットコイル１４、１４’，１４’’は、励振周波数で共振し始めることができ、また、放射及び誘導の両方を用いて充電電流を生成することができる。隣り合う誘導ループ１４，１４’，１４’’の重なり合いは、導体トラックがない又はコイルワイヤがない中心が少なくとも部分的に露出されたままになるように、すなわち、隣り合う誘導ループ１４，１４’，１４’によって重ね合わされないように選択される。矩形フラットコイルの形態を成す誘導ループ１４，１４’，１４’’を有するシェル壁１００は、ハウジング壁として使用されるとともに、蓄積コア１１及び他の内部構成要素の周囲に巻き付けられる。 In practice, the antenna structure is formed as shown in FIG. 6a, in which case methods of manufacturing the inductive loop 14 on the flexible printed circuit board 100 are known to those skilled in the art. The flat coils 14, 14 ', 14' ', which are formed in a substantially rectangular shape, are formed to resonate at the excitation frequency by means of electrostatic capacitance in order to obtain a corresponding overvoltage which supplies the converter 12 with a high voltage, in this case The flat coils 14, 14 ', 14' 'can start to resonate at the excitation frequency, and both radiation and induction can be used to generate the charging current. The overlap of adjacent inductive loops 14, 14 ', 14' 'is such that the centers without conductor tracks or without coil wires remain at least partially exposed, ie adjacent inductive loops 14, 14'. , 14 'so as not to overlap. A shell wall 100 having an inductive loop 14, 14 ', 14' 'in the form of a rectangular flat coil is used as a housing wall and is wound around the storage core 11 and other internal components.
蓄積コアのケーシングが金属などの導電材料から成る場合、交番磁場は渦電流損失に晒される。したがって、この場合には、数ミリメートル以上の絶縁スペーサ層又はＲＦＩＤ磁気シートとして知られる可撓性の磁性材料から形成される箔を、アンテナ構造体とコアのケーシングとの間に挿入する必要がある。両方の方法により、ループ表面に対して垂直に入射する磁力線が誘導ループを貫くことができ、それにより、誘導が可能となる。図４及び図５のアンテナ構造体は、ｋＨｚ範囲〜ＭＨｚ範囲、例えばＲＦＩＤ範囲から１３．５６ＭＨｚまでの誘導的に使用可能な近接場放射を単に利用するにすぎない。より高い周波数は、誘導ループの巻回数がより少ないとともに単層フィルムを使用する誘導ループの製造が実現可能になるという利点を有する。 If the housing of the storage core consists of a conductive material such as metal, the alternating magnetic field is subject to eddy current losses. Thus, in this case, a foil formed of a flexible magnetic material known as an insulating spacer layer or RFID magnetic sheet of several millimeters or more needs to be inserted between the antenna structure and the casing of the core . With both methods, magnetic field lines that are perpendicularly incident on the loop surface can penetrate the induction loop, thereby enabling induction. The antenna structures of FIGS. 4 and 5 merely utilize inductively usable near-field radiation from the kHz range to the MHz range, eg, from the RFID range to 13.56 MHz. Higher frequencies have the advantage that the number of turns of the induction loop is smaller and that production of the induction loop using a single layer film becomes feasible.
スーパーキャパシタを蓄積コア１１として使用する場合には、例えばＷＬＡＮステーション（Ｗｉ−Ｆｉ）に基づくような交番磁界の遠遠隔場で充電のために電磁放射を使用できることも実験により分かってきた。適切な形態が与えられると、少なくとも１つの誘導ループ１４，１４’，１４’’を使用して、ＷＬＡＮ放射がブロードキャストされるときにはいつでも、ＷＬＡＮ放射からのエネルギーを変換する、したがってスーパーキャパシタをほぼ常に充電することができる。スーパーキャパシタにはメモリ効果が生じないため、スーパーキャパシタに何ら悪影響を与えることなく、一定の低レベル充電エネルギーを供給することができる。自由空間減衰に起因して低効率しか達成できない場合であっても、スーパーキャパシタの連続充電が可能である。 When supercapacitors are used as storage core 11, it has also been found experimentally that electromagnetic radiation can be used for charging in the far-field of an alternating magnetic field, for example based on WLAN stations (Wi-Fi). Given the proper configuration, at least one inductive loop 14, 14 ', 14' 'is used to convert energy from WLAN radiation whenever WLAN radiation is broadcast, thus almost always supercapacitors It can be charged. Since the supercapacitor has no memory effect, it can supply constant low level charging energy without adversely affecting the supercapacitor. Even if only low efficiencies can be achieved due to free space attenuation, continuous charging of the supercapacitors is possible.
例えばＷｉ−Ｆｉのような遠隔場放射を使用できるようにするために、アンテナ構造体を延在させることができる。 The antenna structure can be extended in order to be able to use remote field radiation, for example Wi-Fi.
ケーシング壁として使用されるプリント回路基板１００上には、図７ａ及び図７ｂに示されるように、複数のダイポール１５が取り付けられるべきである。ダイポール１５は、図示しない導体トラックを使用して、少なくとも１つのコンバータ１２を介して、充電電子機器１３の少なくとも１つの組に接続される。ダイポール１５の特定の形態は可変であり、その場合、形態は、放射の予期される波長又は送信周波数に適合するように且つ効率的な変換のためにアンテナ利得として知られる可能な限り高いアクティブ表面積を有するように調整される。 On the printed circuit board 100 used as a casing wall, a plurality of dipoles 15 should be mounted as shown in FIGS. 7a and 7b. The dipole 15 is connected to at least one set of charging electronics 13 via at least one converter 12 using conductor tracks not shown. The particular form of the dipole 15 is variable, in which case the form is as high as possible active surface area known as antenna gain to match the expected wavelength or transmission frequency of the radiation and for efficient conversion. Is adjusted to have
図７ａには、例えば、紙面内の導体トラックに蛇行形状を有する複数の蛇行形状のダイポール１５が示され、この場合、全てのダイポール１５が互いに平行に方向付けられて離間される。各ダイポール１５の導体トラックは紙面内で折り曲げられ、それにより、導体トラックの結果として得られる長さが放射の波長の一部（好ましくは１／２）に適合される。 FIG. 7a shows, for example, a plurality of serpentine dipoles 15 having a serpentine shape in a conductor track in the paper, in which case all the dipoles 15 are oriented parallel to one another and spaced apart. The conductor track of each dipole 15 is folded in the plane of the page so that the resulting length of the conductor track is adapted to a portion (preferably 1/2) of the wavelength of the radiation.
図７ｂは、既知のダイポールの他のグループを形成するいわゆるドッグボーン型ダイポール１５’を示す。しかしながら、随意的に、ダイポール１５’の外形はよりダンベル形状であってもよく、その場合、ここでも隣り合うダイポール１５’がプリント回路基板１００’上に互いに離間して配置される。 FIG. 7b shows a so-called dogbone dipole 15 'forming another group of known dipoles. However, optionally, the outer shape of the dipoles 15 'may be more dumbbell shaped, wherein again adjacent dipoles 15' are spaced apart from one another on the printed circuit board 100 '.
原理的には、ダイポール１５，１５’は、それらが入射放射と共振して少なくとも１つのコンバータ１２のインピーダンスと整合されるように形成される。 In principle, the dipoles 15, 15 'are formed such that they are in resonance with the incident radiation and matched with the impedance of the at least one converter 12.
少なくとも２つのダイポール１５，１５’は、回転に依存しない充電設備をもたらし、その場合、蓄積コア１１のケーシングによって覆われない少なくとも１つのダイポールが常に存在する。より大きい直径を有するバッテリの場合には、ダイポール１５，１５’の数が増大され、それにより、ケーシング壁１００が最適に利用される。蓄積コアのケーシング及びバッテリからの距離の計算並びに中間層の材料の選択は、高周波工学から当業者に知られている方法でアンテナ形態から導き出される。 The at least two dipoles 15, 15 ′ provide a rotation-independent charging installation, in which case there is always at least one dipole not covered by the casing of the storage core 11. In the case of a battery with a larger diameter, the number of dipoles 15, 15 'is increased, whereby the casing wall 100 is optimally utilized. The calculation of the distance from the casing and battery of the storage core and the choice of the material of the intermediate layer are derived from the antenna configuration in a manner known to the person skilled in the art from radio frequency engineering.
ダイポールの代わりに、単層又は多層のフレキシブルプリント回路基板１００上にプリント回路として貼り付けられる逆さＦ又はパッチのような、平坦な形態に形成され得る他の既知のアンテナタイプを使用することができる。 Instead of a dipole, other known antenna types that can be formed in a flat form, such as inverted F or patches affixed as printed circuits on single or multilayer flexible printed circuit boards 100 can be used .
好ましくは、ダイポール１５，１５’及び誘導ループ１４は、アンテナ構造体として組み合わされてケーシング壁１００上に配置される。そのような場合、ダイポール１５，１５’はそれぞれ誘導ループ１４のトラックがない中心に位置されるべきであり、その結果、全ての構成要素がフレキシブルプリント回路基板１００上に配置される状態で空間を節約でき、ダイポールは誘導ループ１４によって覆われない。ダイポール１５，１５’は、同じプリント回路基板１００上に又は別個のプリント回路基板１００’上に随意的に取り付けられ、好ましくは印刷され得る。ダイポール１５，１５’の縦方向は、ケーシング壁１００の巻き付け方向に対して垂直に又は破線及び矢印により示されるほぼ無線充電式エネルギーストア１の長手方向軸Ｌと平行に向けられるべきである。 Preferably, the dipoles 15, 15 'and the induction loop 14 are combined as an antenna structure and arranged on the casing wall 100. In such a case, the dipoles 15, 15 'should each be located at the center of the track of the inductive loop 14 so that all the components are disposed on the flexible printed circuit board 100. It can be saved and the dipole is not covered by the inductive loop 14. The dipoles 15, 15 'may optionally be mounted, preferably printed, on the same printed circuit board 100 or on separate printed circuit boards 100'. The longitudinal direction of the dipoles 15, 15 'should be oriented perpendicular to the winding direction of the casing wall 100 or parallel to the longitudinal axis L of the substantially wireless rechargeable energy store 1 indicated by the dashed lines and arrows.
更なる選択肢として、少なくとも１つのターンスタイルアンテナ１６を好ましくは誘導ループ１４のトラックがない中心に配置することができ、また、ターンスタイルアンテナ１６は対応するアンテナ構造体を形成することができる。また、少なくとも１つのターンスタイルアンテナ１６は、図示しない導体トラックを使用して、少なくとも１つのコンバータ１２を介して充電電子機器１３の少なくとも１つの組と接続される。 As a further option, at least one turnstyle antenna 16 can be preferably located at the center of the track of the inductive loop 14 and the turnstyle antenna 16 can form a corresponding antenna structure. Also, at least one turn style antenna 16 is connected to at least one set of charging electronics 13 via at least one converter 12 using a conductor track not shown.
図８に示されるように、そのようなターンスタイルアンテナ１６は、互いに対して好ましくは９０°回転される少なくとも２つのダイポールから形成される。ここでは、一例として、端部領域に蛇行構造を有するターンスタイルアンテナ１６，１６’，１６’’が示され、この場合、ダイポールはほぼダンベル形である。ここでもまた、「ドッグボーン」形状のダイポールが代わりにターンスタイルアンテナ１６，１６’，１６’’を形成ができる。３つ以上のダイポールを互いに対して回転させて重ね合わせることができるため、３つ以上のダイポールから成る交差ダイポールを使用することができる。 As shown in FIG. 8, such a turnstile antenna 16 is formed of at least two dipoles which are preferably rotated by 90 ° relative to one another. Here, as an example, a turn-style antenna 16, 16 ', 16' 'with a meandering structure in the end area is shown, in which case the dipole is approximately dumbbell shaped. Again, a "dog bone" shaped dipole could alternatively form the turn style antenna 16, 16 ', 16 ". A crossed dipole consisting of more than two dipoles can be used since more than two dipoles can be rotated relative to one another and superimposed.
ターンスタイルアンテナ１６，１６’，１６’’は、ここでは誘導ループ１４，１４’，１４’’と同じフレキシブルプリント回路基板１００上に配置される。したがって、誘導ループ１４，１４’，１４’’及びターンスタイルアンテナ１６，１６’，１６’’を伴うそのようなアンテナ構造体は、無線充電式エネルギーストア１のケーシング壁１００を形成することができる。巻き付けは前述のように行われる。誘導ループ１４，１４’，１４’’及びターンスタイルアンテナ１６，１６’，１６’’は、好ましくはプリント回路基板１００上に印刷される金属構造体である。しかしながら、フラットコイル１４及びターンスタイルアンテナ１６を別々に製造した後にプリント回路基板１００に固定することができ、その後、蓄積コア１１及び残りの構成要素の巻き付けが行われる。 The turnstile antennas 16, 16 ', 16' 'are here disposed on the same flexible printed circuit board 100 as the inductive loops 14, 14', 14 ''. Thus, such an antenna structure with an inductive loop 14, 14 ′, 14 ′ ′ and a turnstile antenna 16, 16 ′, 16 ′ ′ can form the casing wall 100 of the wireless rechargeable energy store 1 . The winding takes place as described above. The inductive loops 14, 14 ′, 14 ′ ′ and the turnstile antennas 16, 16 ′, 16 ′ ′ are preferably metal structures printed on the printed circuit board 100. However, the flat coil 14 and the turn-style antenna 16 can be manufactured separately and then fixed to the printed circuit board 100, after which the storage core 11 and the remaining components are wound.
好ましくは、アンテナ構造体の一部としての誘導ループ１４、ダイポール１５、及び、ターンスタイルアンテナ１６はそれぞれ、それらの出力信号をスイッチングによって付加する又は選択することができるように、下流側に接続される別個のコンバータ１２又は整流器を有するべきである。アンテナ構造体部品である誘導ループ１４、ダイポール１５、及び、ターンスタイルアンテナ１６と単一のコンバータ１２との組み合わせは実現可能であるが、アンテナ部品の相互の離調なしにこの構成を実施することはより困難である。 Preferably, the inductive loop 14 as a part of the antenna structure, the dipole 15 and the turn style antenna 16 are each connected downstream so that their output signals can be added or selected by switching. Should have a separate converter 12 or rectifier. Although combinations of antenna structure parts inductive loop 14, dipole 15 and turn-style antenna 16 with a single converter 12 are feasible, implementing this configuration without mutual detuning of the antenna parts Is more difficult.
蓄積コア１１とケーシング壁１００及び／又はアンテナ構造体部品との間に数ミリメートル以上のスペーサ層を設けることができ、その場合、空隙に加えて、当業者に知られているＲＦ信号を透過するプラスチックの層も適している。 A spacer layer of several millimeters or more can be provided between the storage core 11 and the casing wall 100 and / or the antenna structure parts, in which case in addition to the air gap, it transmits RF signals known to the person skilled in the art Plastic layers are also suitable.
１ 無線充電式エネルギーストア
１０ ハウジング
１００ ケーシング壁／プリント回路基板
Ａ 長手方向範囲
Ｕ 周方向範囲
ｈ 高さ
１１ 蓄積コア
１２ コンバータ
１３ 充電電子機器
プリント回路基板／ケーシング壁上のアンテナ構造体
１４ 誘導ループ
Ｓ ループ長手方向範囲
Ｑ ループ横方向範囲
１４０ 誘導コイル
１５ ダイポール
１６ ターンスタイルアンテナ
Ｐ プラス端子
Ｎ マイナス端子
Ｌ 長手方向軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 wireless chargeable energy store 10 housing 100 casing wall / printed circuit board A longitudinal range U circumferential range h height 11 storage core 12 converter 13 charging electronic device antenna structure on printed circuit board / casing wall 14 induction loop S Loop longitudinal range Q Loop lateral range 140 Induction coil 15 Dipole 16 Turnstyle antenna P plus terminal N minus terminal L longitudinal axis
Claims (17)
前記アンテナ構造体は、フラットコイル（１４，１４’）として形成される少なくとも２つの誘導ループ（１４，１４’）含み、
前記誘導ループは、フレキシブルプリント回路基板上に部分的に重なり合う態様で配置され、
前記プリント回路基板は、前記少なくとも２つの誘導ループ（１４，１４’）と共に、前記蓄積コア（１１）を少なくとも部分的に取り囲み、それにより、ループ長手方向範囲（Ｓ）が前記長手方向軸（Ｌ）と少なくとも略平行に延びるとともに、ループ横方向範囲（Ｑ）が前記長手方向軸（Ｌ）に対して少なくとも略垂直に延び、前記誘導ループ（１４，１４’）の第１の極が前記コンバータ（１２）の第１の極に接続され、前記誘導ループ（１４，１４’）の第２の極が前記コンバータ（１２）の第２の極に接続されることを特徴とする、無線充電式エネルギーストア（１）。 A housing (10) comprising a converter (12), a storage core (11), charging electronics (13) and a casing wall (100) in which the antenna structure is arranged along the longitudinal axis (L) Wireless rechargeable energy store (1) including
The antenna structure comprises at least two inductive loops (14, 14 ') formed as flat coils (14, 14'),
The inductive loops are arranged in a partially overlapping manner on a flexible printed circuit board,
The printed circuit board, together with the at least two inductive loops (14, 14 '), at least partially encloses the storage core (11), so that the longitudinal range (S) of the loop is the longitudinal axis (L) And at least approximately parallel to said longitudinal axis, the loop lateral extent (Q) extending at least approximately perpendicularly to said longitudinal axis (L), the first pole of said inductive loop (14, 14 ') being the converter Wireless rechargeable, characterized in that it is connected to the first pole of (12) and the second pole of the inductive loop (14, 14 ') is connected to the second pole of the converter (12) Energy store (1).
前記プリント回路基板は、前記フレキシブルプリント回路基板の背面が前記ケーシング壁（１００）の外面を形成するように前記蓄積コア（１１）の周囲で曲げられる、請求項１に記載の無線充電式エネルギーストア（１）。 Said at least two inductive loops (14, 14 ') are arranged on the surface of the flexible printed circuit board (100);
The wireless rechargeable energy store according to claim 1, wherein the printed circuit board is bent around the storage core (11) such that the back surface of the flexible printed circuit board forms the outer surface of the casing wall (100). (1).
前記フラットコイル（１４，１４’）は、好ましくは、それらの表面積の２０％以上が前記ケーシング壁（１００）に沿って重なり合う、請求項１から４のいずれか一項に記載の無線充電式エネルギーストア（１）。 The antenna structure is formed by at least two partially overlapping flat coils (14, 14 '),
Wireless rechargeable energy according to any of the preceding claims, wherein the flat coils (14, 14 ') preferably overlap along the casing wall (100) by more than 20% of their surface area. Store (1).
前記ダイポール（１５）は、前記少なくとも２つの誘導ループ（１４，１４’）と同じプリント回路基板（１００）に配置されるとともに、少なくとも１つのコンバータ（１２）及び／又は前記充電電子機器（１３）に接続される、請求項１から５のいずれか一項に記載の無線充電式エネルギーストア（１）。 The antenna structure comprises at least one dipole (15) in addition to the at least two inductive loops (14, 14 ') in the form of flat coils (14, 14'),
Said dipole (15) is arranged on the same printed circuit board (100) as said at least two inductive loops (14, 14 ') and at least one converter (12) and / or said charging electronics (13) Wireless rechargeable energy store (1) according to any one of the preceding claims, connected to
前記導体トラックの長さが、放射の吸収波長に適合される、請求項６に記載の無線充電式エネルギーストア（１）。 The dipoles (15) have conductor tracks extending in a serpentine manner in their end regions,
The wireless rechargeable energy store (1) according to claim 6, wherein the length of the conductor track is adapted to the absorption wavelength of the radiation.
前記ターンスタイルアンテナ（１６）は、互いに対して回転される少なくとも２つのダイポールから形成されて、前記少なくとも２つの誘導ループ（１４，１４’）と同じプリント回路基板（１００）に配置されるとともに、前記充電電子機器（１３）に接続される、請求項１から８のいずれか一項に記載の無線充電式エネルギーストア（１）。 The antenna structure comprises, in addition to the at least two inductive loops (14, 14 ') in the form of flat coils (14, 14'), at least one turnstyle antenna (16).
Said turnstile antenna (16) is formed from at least two dipoles rotated relative to each other and arranged on the same printed circuit board (100) as said at least two inductive loops (14, 14 '), Wireless chargeable energy store (1) according to any of the preceding claims, connected to the charging electronics (13).
− 前記コンバータ（１２）、前記蓄積コア（１１）、及び、前記充電電子機器（１３）を互いに対して配置して電気的に接続するステップと、
− フラットコイルの形態を成す少なくとも２つの誘導ループ（１４，１４’）のアンテナ構造体を前記コンバータ（１２）の第１の端子に電気的に接続するステップと、
− その一方の表面に前記少なくとも２つの誘導ループ（１４，１４’）が配置されるケーシング壁（１００）としてのフレキシブルプリント回路基板を巻き付けて、前記長手方向軸（Ｌ）と同軸に前記蓄積コア（１１）を取り囲むステップと、
− 前記少なくとも２つの誘導ループ（１４，１４’）を前記コンバータ（１２）の対応する第２の端子に電気的に接続するステップと、当該ステップの後に、
− 前記フレキシブルプリント回路基板によって形成される前記ケーシング壁（１００）の端部の接続によって前記ハウジング（１０）を密封するステップであって、前記プリント回路基板の外面が前記無線充電式エネルギーストア（１）のハウジング外面を形成するステップと、
を含むことを特徴とする製造方法。 For a wireless rechargeable energy store (1) having a housing (10) and a longitudinal axis (L), comprising a converter (12), a storage core (11), charging electronics (13) and an antenna structure In the manufacturing method,
Arranging and electrically connecting the converter (12), the storage core (11) and the charging electronics (13) to each other;
Electrically connecting the antenna structure of at least two inductive loops (14, 14 ') in the form of a flat coil to the first terminal of said converter (12);
-Winding a flexible printed circuit board as a casing wall (100) on which said at least two inductive loops (14, 14 ') are arranged on one surface thereof, said storage core being coaxial with said longitudinal axis (L) (11) surrounding steps,
-Electrically connecting the at least two inductive loops (14, 14 ') to the corresponding second terminals of the converter (12);
-Sealing the housing (10) by connection of the end of the casing wall (100) formed by the flexible printed circuit board, wherein the outer surface of the printed circuit board is the wireless rechargeable energy store (1 Forming the housing outer surface of
A manufacturing method characterized by including.
前記ケーシング壁（１００）及び前記誘導ループ（１４，１４’）を巻き付ける前記ステップは、前記コンバータ（１２）に対する前記誘導ループ（１４，１４’）の第２の極の電気的な接続の前に単一のプロセスステップで行われ、
前記ハウジング（１０）の閉鎖は、前記蓄積コア（１１）の周囲に前記ケーシング壁（１００）を更に巻き付けることによって行われる、請求項１４に記載の製造方法。 The at least two induction loops (14, 14 ') are fixed inside the casing wall (100),
The step of winding the casing wall (100) and the inductive loop (14, 14 ') is prior to the electrical connection of the second pole of the inductive loop (14, 14') to the converter (12). Done in a single process step,
The method according to claim 14, wherein the closing of the housing (10) is performed by further winding the casing wall (100) around the storage core (11).
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